远场水下爆炸冲击作用下重力坝动力稳定性的简化时程分析方法

高坝大库的抗爆与防护是国防安全的重要研究课题。该文针对远场水下爆炸冲击作用下混凝土重力坝的稳定安全评价问题,研究了远场水下爆炸冲击波的传播及其与坝体的相互作用过程;基于波动理论和平面波假设,建立了重力坝爆炸动应力场的简化理论计算模型,最终建议了一种远场水下爆炸冲击波作用下重力坝动力稳定性的简化时程分析方法;同时结合工程实际,采用该方法对某混凝土重力坝的动力稳定性进行了分析。结果表明:在远场爆炸冲击荷载作用下,重力坝的稳定安全系数呈现出先增后减再增并最终保持恒定的变化规律;下游坝面反射形成的拉伸波与剪切波的共同作用是导致建基面稳定安全系数降低的主要原因。

基于增量动力地震易损性分析的高层结构抗震加固研究

由于承重结构构件分布不均匀,导致高层建筑框架承重构件间的距离不相等。在地震时,这种不规则分布可能引起加速度共振效应,从而导致建筑失稳。为此,以地震动强度、地震动速度峰值、最大层间位移角为参数指标,分析高层建筑的极限状态,提出基于增量动力地震易损性分析的高层结构抗震加固研究。以某实际工程为试验对象,运用ABAQUS软件构造高层建筑框架结构三维模型,选取多条地震波以及符合场地条件的地震动记录进行验证,绘制地震易损性曲线。结果表明:在高层建筑框架结构中安装阻尼器,可增强结构中各构件的承载力,改善高层建筑抗震性能;增加钢板厚度可提高结构抗震水平,降低极限状态下框架结构IO、LS与CP的超越概率;提高混凝土强度,可改善框架结构抗倒塌性能。高层结构完成抗震加固后,抗震能力由0.91提升至1.01。由此证明,以增量动力分析得到的结构易损性为基础,对建筑易损性较大的地方进行加固、完善,能够改善高层建筑框架结构地震易损性,减少地震灾害损失。

高层装配整体式剪力墙结构动力弹塑性时程分析

为了研究某高层建筑的抗震性能,对高层装配整体式剪力墙结构动力弹塑性时程进行分析。利用ABAQUS有限元软件,构建高层装配整体式剪力墙结构动力弹塑性材料本构关系有限元模型,模拟地震作用下高层装配整体式剪力墙结构动力时程变化情况。分析结果表明:整体剪力墙结构前6阶振型每两阶平动振型出现一个扭转,且计算结果符合规定,测试剪力墙时程位移变化结构也符合相关规定。随着地震波加载时间的增长,高层装配整体式剪力墙结构受拉损伤逐渐严重。加载至40s时,该结构的混凝土材料已经不能发挥作用,只能依靠钢筋支撑,但未出现明显坍塌,剪力墙结构受压损伤主要出现在剪力墙结构的连接位置,未出现明显受压损伤。说明该高层装配整体式剪力墙结构抗震性能良好。

基于增量动力分析的砌体结构地震疏散仿真研究

为研究地震作用下处于砌体结构房屋内人员的疏散能力,选取西安市城中村一栋典型砌体结构居民楼为研究对象。采用增量动力分析(IDA,incremental dynamic analysis),使用有限元软件对该居民楼建模,输入20条地震波进行时程分析,得到了在地震作用下每层的IDA曲线簇,找出在8度基本设防烈度地震和罕遇地震作用下各楼层的倒塌时间,这也就是人员可用的有效逃生时间,两者对比可以看出人员的伤亡情况。结果表明:在8度基本设防烈度地震作用下,疏散人员所需的安全逃生时间比罕遇地震所需逃生时间少10 s,RSET为85 s至95 s;砌体结构首层最先发生倒塌,顶层最后倒塌,ASET为8.72 s至10.89 s;有效逃生时间远小于安全逃生时间,不满足安全逃生的条件,地震将会造成大量人员伤亡。

增量动力分析方法在高层建筑结构抗地震倒塌可靠性评估中的应用

随着城市化进程的加快,高层建筑已成为城市建设的普遍方式。为确保高层建筑的安全,应对建筑结构的抗地震倒塌能力加以评估。传统的评估方法仅从建筑结构的整体性加以考虑,从而造成评估结果存在一定的误差,无法对建筑物的抗地震倒塌能力进行精确评估。基于此,文章以增量动力分析法进行可靠性评估,首先,计算高层建筑结构的抗地震倒塌储备系数。其次,通过增量动力分析法对高层建筑结构的抗地震倒塌能力进行可靠性评估。最后,通过实验与仿真进行可信度分析、准确度分析以及评估时间消耗分析。实验分析结果表明,增量动力分析法的可靠性评估结果可信度极高,评估准确度较高,评估工作所消耗的时间较短,具有极高的实际应用价值。

多塑性铰混凝土桥墩增量动力时程分析

文章基于桥梁延性抗震设计,提出了一种采用FRP筋梯级配置的多塑性铰混凝土桥墩,该桥墩可形成与外力相适应的承载能力功能梯度,使桥墩于各梯级段底部形成塑性铰。文章采用CFRP筋对桥墩进行梯级配筋,分别设计了双塑性铰、三塑性铰、四塑性铰3种增强方案,并基于增量动力时程分析,将多塑性铰桥墩与普通钢筋混凝土桥墩进行对比,探讨多塑性铰桥墩设计方法对桥梁结构抗震性能的增强效果。研究结果表明,CFRP筋梯级配筋可使桥墩形成多塑性铰破坏,其塑性变形由各塑性铰分担;多塑性铰桥墩的损伤程度发展迟缓,较难达到极限破坏。

双向地震作用下崩塌堆积体边坡动力模糊可靠性分析

考虑崩塌堆积体边坡岩土体参数随机性和模糊性,以及地震力双向性,建立一种边坡地震动力模糊可靠度计算方法,针对竖向地震力对崩塌堆积体边坡稳定可靠性的影响进行进一步研究。首先,选用动力有限元时程分析法计算出双向地震工况下崩塌堆积体边坡的响应特征,并运用模糊理论对强度参数进行模糊性处理;然后,根据Mohr-Coulumb强度准则构建边坡安全系数与可靠度的时程计算模型;最后,采用边坡地震可靠性评价新方法,通过MATLAB编写相应程序,实现计算和分析结果的快速输出。案例结果表明:新方法计算结果更加合理,对工程而言也更加安全;竖向地震作用均对崩塌堆积体边坡整体可靠性存在影响,但影响程度需根据工程实际情况进行分析。在算例工况下,竖向地震对崩塌堆积体边坡的可靠性影响很小,仅使得可靠度降低3.55%,因此,可仅考虑水平地震的影响。

基于增量动力分析的装配式混凝土剪力墙结构抗震性能研究

地震灾害是现今较为常见的一种自然灾害,会对人类社会造成较大的损失,其中房屋坍塌是导致人类生命与财产出现损失的关键因素,对建筑结构的抗震性能进行研究便成为现今社会减震救灾的重要课题。现今建筑多为钢筋混凝土结构,建筑领域对混凝土框架结构的抗震性能研究十分常见,但关于装配式混凝土剪力墙结构的抗震性研究却较为稀少,为了更好地分析混凝土剪力墙结构的抗震性,促进装配式建筑在我国的发展,本文采用增量动力分析法对不同震级下,剪力墙结构的应力计算、极限荷载以及变形能力等进行分析。

基于耐震时程法的大跨度钢桁拱桥易损性分析

为克服复杂桥梁结构在地震易损性评估时需要进行大量非线性时程分析的不足,提出一种基于耐震时程法(ETM)的易损性分析方法用于桥梁结构易损性的快速评估。首先,基于ETM合成了若干条耐震时程曲线(ETA),将其与概率地震需求模型相结合。随后,考虑桥梁模型的不确定性,借助OpenSEES建立一座大跨度上承式钢桁拱桥的有限元模型样本库,并分别使用ETM和增量动力分析(IDA)法对其中的桥梁模型进行时程分析并得到典型构件的易损性曲线,将二者结果进行对比以验证ETM的适用性。最后,利用验证后的方法分析该桥各构件纵向地震下的易损性。结果表明:ETM与IDA所得结果的相对误差基本控制在5%以内,说明基于耐震时程的易损性方法可有效兼顾分析效率和计算精度;在纵向地震作用下,上承式钢桁拱桥的引桥墩和交界墩在50%中等损伤概率下的地震动强度指标仅为0.597g和0.972g,远小于其他构件,说明混凝土桥墩为最易损构件;拱肋和立柱在地震作用下发生破坏的概率较小,但拱顶和拱脚相对薄弱;设置固定支座的短立柱在纵向地震作用下易发生损伤,可通过改变拱上立柱的支座布置形式进行优化。

增量动力分析与云图法在地下结构地震易损性分析的应用

为了研究基于云图法与增量动力分析方法地下结构地震易损性对比分析,本文以两层双跨地铁车站结构为研究对象,基于ABAQUS/standard软件平台,建立了考虑土-结构相互作用的二维有限元模型。采用非线性时程动力分析方法,获取了结构在502条原始地震动记录(云图法)以及基于44条地震动调幅后(增量动力分析方法)作用下的动力响应。以层间位移角为结构损伤指标,PGA为地震动强度指标,分别建立了基于云图法与增量动力分析方法计算结果的地铁车站地下结构地震易损性曲线。结果表明:基于云图法与增量动力分析方法所评估的地下结构震后功能失效概率基本相等,最大差异仅为7.5%。与云图法相比,得益于调幅的优势,基于增量动力分析方法的地震易损性分析可以获取地下结构在任意地震动强度作用下的失效概率。上述成果可为基于性能的地下结构抗震设计分析方法提供科学参考依据。

基于增量动力分析与多层感知机的混凝土坝地震易损性评估

传统坝体地震易损性评估所采用的非线性数值模拟手段的计算量很大,为兼顾大坝地震易损性评估的高效性与准确性,提出基于增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)与多层感知机(multilayer perceptron,MLP)的混凝土坝地震易损性评估方法。以我国西北地区某混凝土重力坝为例,建立三维坝体-库水-地基有限元模型并开展多组地震响应计算。利用等步长调幅处理所选地震动记录,并采用三向地震进行幅值输入;选取峰值[地面]加速度(peak ground acceleration,PGA)为地震动强度指标,坝顶顺河向位移为大坝损伤指标,初步进行混凝土坝易损性分析。提取各地震动特性参数作为输入,坝顶顺河向位移为输出,训练并测试MLP模型;扩充地震动以获取各地震动特性参数,利用MLP模型进行坝顶顺河向位移的快速预测,实现有限元结果的扩充,进行混凝土坝易损性分析,并绘制易损性曲线。结果表明,将MLP模型引入分析可有效扩充数据量,利用IDA-MLP耦合方法建立的大坝地震易损性曲线符合实际规律,验证了采用MLP模型预测混凝土坝损伤指标进而扩充数据的可行性,在保证精度的情况下大幅提高计算效率,为同类型水工建筑物的抗震安全评价和防震减灾提供科学依据。

基于增量动力分析法的扬州金奥中心地震易损性研究

建筑物的地震易损性是指在不同强度地震作用下结构达到或超过某种性能状态的概率。为研究扬州金奥中心这一新建的超高层建筑在强地震动输入下的性能,本文利用有限元软件ANSYS对其建立了弹塑性模型;在选取合适的地震动记录并做归一化处理后,基于增量动力分析法(Incremental Dynamic Analysis,IDA)对结构进行分析并得到了不同性能状态下的结构易损性曲线和损伤概率。结果表明,在高烈度地震作用下,金奥中心的结构失效概率较小且能满足规范规定的三水准设防要求;在7度和8度罕遇地震下,结构的28层为较薄弱楼层,平面角柱的第5层和核心筒剪力墙底部为抗震易损位置,可考虑适当加固。总体而言,扬州金奥中心的主体结构可靠合理,能够满足规范的抗震设防要求。

高烈度地区直流特高压输电塔罕遇地震动力响应分析

为研究高烈度地震区直流特高压输电塔罕遇地震作用下的动力响应,通过 ANSYS 软件建立输电线路典型直线塔和耐张塔有限元模型,采用动力时程方法计算输电塔罕遇地震烈度下的结构响应,计算罕遇地震下考虑风荷载及活荷载的杆件抗震验算内力并与杆件承载力进行比较,分析杆塔在罕遇地震下薄弱部位,直线塔横担上部主材和耐张塔横担上部主材及塔身变坡处主材为结构薄弱部位,可考虑适当加强。

装配式钢筋再生混凝土框架结构的动力响应分析

为进一步研究分析装配式钢筋再生混凝土结构在地震作用下的可靠度,并证明结构在实践应用的可行性。文中基于目标模型建立、地震波选取、动力时程分析3个方面,建立了基于动力时程分析的装配式钢筋再生混凝土结构抗震性能分析方法,跟踪分析结构在地面运动激励下的行为表现。研究表明结构在地震作用下的全过程抗震行为表现良好,满足装配式钢筋再生混凝土框架结构“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标要求。

基于增量动力分析法的内柱失效钢框架连续倒塌研究

建立钢框架数值模型,采用非线性动力拆除构件法和增量动力分析法研究内柱失效对结构抗连续倒塌机制、传力机制和失效机理的影响及动力增大系数对结构抗连续倒塌能力影响,同时还分析了拆柱时间和楼板对结构抗连续倒塌的影响。结果表明,随着拆柱时间减小,拆柱位置结构最大动力响应呈增大趋势;楼板能够提高结构抗连续倒塌能力;内柱失效后发生结构内力重分布,原本由拆柱位置框架柱承担的竖向荷载均匀分配到其他框架柱,导致拆柱后拆柱位置框架柱轴力减小,隔跨柱的轴力变化明显小于相邻柱,距离拆柱位置越远,柱轴力变化越不明显。最后,总结了内柱失效后,梁、柱结构在梁机制、过渡和悬链线三阶段的受力情况,得出了考虑弯曲、悬链线和空腹效应情况下多层框架的抗力公式。

一种基于增量动力分析法的高耸混凝土电视塔结构整体损伤模型

由于缺乏多道抗震防线,高耸混凝土电视塔结构在地震作用下易发生破坏,评估结构在经历地震作用后的损伤状态对于评价结构的抗震性能以及震后可恢复性能具有重要意义。基于增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)法,使用IDA曲线围成面积的比值定义了一种新的整体损伤模型;介绍结构损伤状态判定原则以及地震动强度指标的选取方法,并证明了该研究提出的整体损伤值随着地震动强度指标值的增加而单调递增的特性;以北京中央电视塔为对象,研究该损伤模型和其他损伤模型对高耸混凝土电视塔结构的适用性。研究结果表明,该研究提出的模型解决了其他模型的损伤演化曲线局部下降问题;此外,该模型的损伤演化曲线形状特点较符合电视塔结构的脆性破坏特点。

时程分析地震波曲线选取案例解析

文章分析了超限高层时程分析法中地震波选取过程,探究了如何使用程序自动选波,并进行计算,然后对计算结果进行了分析,考察了计算结果的可靠性,旨在优化结构抗震性能设计,推动建筑行业的健康发展。

基于ABAQUS的框架结构地震动时程分析

为深入研究框架结构的抗震性能,基于ABAQUS有限元软件,建立1栋6层3×4跨钢筋混凝土框架结构有限元模型,对其在不同震级下的动力特性及抗震性能进行研究。对钢筋混凝土框架结构进行模态分析及动力时程分析,得到钢筋混凝土框架结构前10阶自振特性和钢筋混凝土框架结构在7度多遇地震及8度多遇地震作用下的位移响应、最大层间位移角、基底剪力等抗震性能,得出钢筋混凝土框架结构的地震响应时程曲线。

斜拉-连续协作体系桥结构动力分析

以斜拉-连续协作体系桥实际工程为例,利用Midas/Civil建立了相同跨径的三种不同结构体系(斜拉-连续协作体系桥、连续梁桥、斜拉桥)的有限元模型,首先分析了不同结构体系的自振特性,对比了上述三种不同结构体系的振型、自振频率特点。并对斜拉-连续体系桥进行了反应谱、时程响应分析,再将反应谱与时程分析的计算结果进行了对比分析。研究表明:①同等跨径下,连续梁桥、斜拉-连续协作体系桥、斜拉桥三种不同结构体系的第1阶振型的自振频率依次递减,斜拉-连续协作体系桥是一种刚柔并济的桥梁结构;②斜拉-连续协作体系桥主梁的抗扭刚度更大;③反应谱、时程分析的内力对比表明,整体上内力响应基本一致。

基于增量动力分析法的多柱失效钢框架连续倒塌研究

针对连续倒塌研究中单构件失效与实际偶然荷载造成多构件失效不符这一问题,建立11个数值模型。考虑楼板影响,采用增量动力分析法(IDA),研究多柱失效后剩余结构抗连续倒塌能力、失效机理和抗力计算,并与单柱失效进行对比。结果表明,多柱失效时,模型1在β≤1、模型2~6在β≤2时处于小变形阶段,由梁机制和空腹作用抵抗连续倒塌;大变形阶段时由悬链线机制和空腹作用抵抗连续倒塌。模型7~9在β≤2时处于小变形阶段,β继续增大无法形成有效悬链线机制,结构抗力由梁机制和空腹作用提供。单柱失效时,模型10和模型11在β≤3时处于小变形阶段,发生连续倒塌时最大β分别为4.8和5.4,单柱失效时结构抗倒塌能力大于多柱失效。随β值增大,多柱失效结构位移响应更敏感。CRS(column removal span)梁两侧框架侧向刚度不同会导致结构发生非对称破坏。同时分析模型1~6和模型7~9的CRS梁破坏机理,并总结多柱失效时梁机制、悬链线机制以及空腹作用的计算公式。